Hadro: Tylko żmudna praca pozwoli sięgnąć po gaz z pokładów węgla (ANALIZA)
ANALIZA
Jerzy Hadro
Geolog-konsultant
Akademia Górniczo-Hutnicza
Przemysłowe wydobycie metanu z pokładów węgla kamiennego pojawiło się w USA w latach 80. XX wieku. Wyprzedziło boom łupkowy, dzięki temu, że wykreowano technologie, które potem przejęły prywatne firmy aby komercyjnie wydobywać metan z pokładów węgla. To przede wszystkim szczelinowanie hydrauliczne. Także zaangażowanie polskich instytucji naukowo-badawczych oraz(PGNiG w rozwój technologii tej nowej branży może przynieść sukces.
Metan zawarty w złożach węgla jest gazem niekonwencjonalnym, który uzyskał znaczenie jako surowiec energetyczny w latach 1980-tych w USA. Do chwili obecnej metan z pokładów węgla pełni istotną rolę w bilansie energetycznym USA i Australii. W USA roczne przemysłowe wydobycie metanu z węgla to około 40 mld m3 czyli ok. 5 proc. całkowitej produkcji gazu ziemnego.
W nomenklaturze anglosaskiej wprowadzono podział gazu związanego z pokładami węgla na dwie zasadnicze kategorie:
Coal Bed Methane (CBM) – metan pokładów węgla nienaruszonych eksploatacją górniczą;
Coal Mine Methane (CMM) – metan kopalniany, uwalniany jako skutek działalności górnicz3ej kopalni węgla (głównie metan ujmowany w wyniku odmetanowania górotworu).
Rozróżnienia tego niestety nie wprowadzono w Polsce, a ma ono dość fundamentalne praktyczne znaczenie.
Metan pokładów węgla nienaruszonych eksploatacją (CBM) jest to po prostu wysokometanowy gaz ziemny, który można eksploatować komercyjnie otworami z powierzchni i w dowolny sposób zagospodarować. Podczas gdy metan kopalniany (CMM) jest gazem ulotnionym (pod wpływem eksploatacji górniczej węgla) i pozyskiwany w procesie odmetanowania kopalni, głównie ze zrobów poeksploatacyjnych otworami dołowymi (z wyrobisk górniczych). W Polsce, metan kopalniany pozyskiwany jest ściśle w celu zapewnienia bezpieczeństwa kopalni i wchodzi w koszty przedsiębiorstwa prowadzącego eksploatację węgla – jego ewentualne wykorzystanie gospodarcze stanowi tylko nieznaczną rekompensatę wydatków poniesionych na odmetanowanie. Metan kopalniany jest mieszaniną metanu i powietrza, co sprowadza możliwości jego wykorzystania do generowania ciepła lub energii elektrycznej – nie nadaje się do sieci przesyłowej gazu.
Dodatkowo należy podkreślić, że w trakcie procesu tradycyjnego odmetanowania górotworu ujmuje się i wykorzystuje tylko ok. 22 proc. uwolnionego metanu (w skali całego zagłębia górnośląskiego), a reszta trafia do atmosfery zwiększając efekt cieplarniany (ok. 700 mln m3 rocznie co jest równoważne 15 mld CO2).
W Polsce metan z pokładów węgla (CBM) jest przedmiotem poszukiwania i rozpoznawania realizowanego przeważnie przez zagranicznych (amerykańskich i australijskich) inwestorów od 1994r. Pomimo odwiercenia ok. 40 otworów poszukiwawczych nie uzyskano przemysłowego dopływu gazu. W dużym uproszczeniu wiąże się to z bardzo niską przepuszczalnością naszego węgla. Pokłady węgla naruszone eksploatacją górniczą łatwo oddają gaz (stąd metan kopalniany – CMM) stwarzając zagrożenie dla bezpieczeństwa górników. Jednak w warunkach nienaruszonych są tak zbite, że bez stosowania specjalnych zabiegów stymulacyjnych trudno z nich uzyskać dopływy gazu możliwe do zagospodarowania przemysłowego (CBM).
W udostępnianiu metanu pokładów węgla (CBM) w Polsce najpierw posługiwano się otworami pionowymi stosując różne metody stymulacji (szczelinowania). Widząc, że nie przynoszą one oczekiwanych rezultatów, sięgnięto po nowocześniejszą technologię wierceń poziomych zastosowaną po raz pierwszy przez australijską firmę Dart Energy w Gilowicach k. Brzeszcz w latach 2011-2012.
Podobną metodą zrealizowano projekt udostępniania metanu pokładów węgla na obszarze górniczym kopalni Wesoła, ale jego cel był zgoła odmienny. Projekt eksperymentalny prowadzony przez Górnośląski Oddział PIG-PIB nie zakładał komercyjnej eksploatacji metanu lecz testował możliwości odmetanowania przed wkroczeniem eksploatacji górniczej. Cel strategiczny tego typu projektów to pozyskiwanie metanu otworami z powierzchni w taki sposób aby obniżyć zawartość metanu w pokładzie węgla do bezpiecznego poziomu i zredukować emisję metanu do atmosfery. Zgodnie z zapewnianiem przedstawicieli PIG-PIB uzyskano tam zachęcające wyniki uzasadniające rozwijanie technologii udostępniania metanu pokładów węgla otworami poziomymi z zastosowaniem odpowiednich zabiegów stymulacji hydraulicznej (szczelinowania hydrulicnego).
Tego rodzaju przedsięwzięcie stanowi swoiste połączenie CBM i CMM. Sposób pozyskiwania gazu (otworami z powierzchni), a także dowolny sposób jego zagospodarowania (gaz wysokometanowy bez powietrza) jest charakterystyczny dla CBM, podczas gdy zasadniczy cel to zapewnienie bezpieczeństwa pracy w górnictwie i ułatwienie eksploatacji węgla jak się to dzieje w odmetanowaniu dołowym czyli CMM. Dodatkową korzyścią jest obniżenie emisji metanu do atmosfery. Jeśli uwzględni się to wszystko w rachunku ekonomicznym, to takie projekty mogą stać się atrakcyjne z punktu widzenia komercyjnego. Mogą także być zachętą dla prywatnych inwestorów do wspólnych przedsięwzięć z kopalniami węgla, z korzyścią dla obu stron.
Technologie stymulacji otworów horyzontalnych w pokładach węgla to bardzo nowatorska metoda. Do tej pory odmetanowanie wyprzedzające otworami horyzontalnymi wierconymi z powierzchni było stosowane w nielicznych krajach na świecie (np. USA), jednakże najczęściej bez zabiegów stymulacji. Z uwagi na niską przepuszczalność górnośląski węgiel musi być stymulowany hydraulicznie, aby uzyskać pożądany efekt. Ponadto nie można w prosty sposób przenosić technologii wydobywczych z warunków geologicznych amerykańskich czy australijskich, bo to nie działa jak zdążyliśmy się przekonać z wcześniejszej aktywności poszukiwawczej CBM i gazu łupkowego. Należy raczej cierpliwie eksperymentować i stworzyć technologię odpowiednią dla specyfiki warunków geologicznych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego.
Czekają nas zatem żmudne eksperymenty badawcze. Trzeba najpierw udowodnić, że możliwa jest redukcja zawartości metanu w odpowiednio krótkim czasie (kilka lat) przed rozpoczęciem eksploatacji górniczej węgla bez zagrożenia dla środowiska i przyszłej eksploatacji węgla. Następnie trzeba wykazać, że osiągnięty zostanie odpowiedni efekt ekonomiczny. Sukces technologii odmetanowania przedeksploatacyjnego może także utorować drogę do opłacalnego pozyskiwania metanu z pokładów węgla nienaruszonych eksploatacją górniczą (CBM) w przyszłości.
W tym miejscu warto przypomnieć, że przemysł wydobywczy metanu z pokładów węgla (CBM) narodził się w USA w latach 1980-ych, kiedy to, dzięki projektom badawczym instytucji rządowych, wykreowano technologie, które potem przejęły prywatne firmy aby komercyjnie wydobywać metan z pokładów węgla. W związku z tym zaangażowanie polskich instytucji naukowo-badawczych (PIG-PIB) oraz narodowego operatora eksploatującego gaz ziemny (PGNiG) w rozwój technologii przedeksploatacyjnego odmetanowania pokładów węgla wydaje się bardzo obiecujące. Myślę, że ma ono szansę wpisać się także w nurt podniesienia innowacyjności naszej gospodarki zapowiadany w planie wicepremiera Morawieckiego.
